電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)分類識別技術(shù)研究

黃道姍

(國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學研究院，福建 福州 350007)

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電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)分類識別技術(shù)研究

黃道姍

(國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學研究院，福建 福州 350007)

文中充分利用生產(chǎn)和調(diào)度豐富的信息資源，通過計算機、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電力系統(tǒng)專業(yè)分析技術(shù)，跟蹤電網(wǎng)運行狀態(tài)的長期變化趨勢，梳理影響電網(wǎng)運行特性的因素，以電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)分類識別方法實現(xiàn)電網(wǎng)狀態(tài)的縱向分析，保障關(guān)鍵性的薄弱環(huán)節(jié)盡快得到解決，從而保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟運行；提出電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)跟蹤及分析系統(tǒng)的框架設(shè)計；以實際案例論證電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)分類識別方法的可行性及效果，并展望了該技術(shù)的應用前景，闡明該技術(shù)的目標是實現(xiàn)安全運行有裕度、事故事先有對策、睿智決策有依據(jù)。

電網(wǎng); 薄弱環(huán)節(jié); 分類識別

0 引言

2013年美加 “8.14”大停電事故以及隨后的倫敦、悉尼等一系列大停電事故，引起了世界各國的高度重視，也給我國電力系統(tǒng)敲響了警鐘。通過剖析事故原因，認為電力系統(tǒng)信息共享不充分，對電力系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)缺乏足夠的了解和認識是事故發(fā)生的深層原因。因此，近年來各國都投入研發(fā)了多種電網(wǎng)實時分析的技術(shù)手段。

隨著經(jīng)濟的發(fā)展、負荷的增長以及全國聯(lián)網(wǎng)工程的逐步實施，我國電網(wǎng)的規(guī)模日益擴大，一些大規(guī)模和超大規(guī)模的同步和異步互聯(lián)電網(wǎng)相繼出現(xiàn)，電力系統(tǒng)整體的抗災變能力得到大幅提升。而電網(wǎng)規(guī)模的擴大、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)上的復雜性，以及各種新型輸電技術(shù)的應用，使得電力系統(tǒng)的調(diào)度運行更為復雜；在電網(wǎng)跨越式發(fā)展階段，受網(wǎng)架建設(shè)、大電源投運、區(qū)域交換功率和清潔能源的季節(jié)性出力變化等因素影響，電網(wǎng)的運行特性也發(fā)生了巨大變化，僅依靠傳統(tǒng)的年度運行方式分析以及日常離線分析，分析出來的薄弱環(huán)節(jié)不全面，且難以完全準確判斷該薄弱環(huán)節(jié)對電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟運行的影響程度，更無法準確判斷解決該薄弱環(huán)節(jié)的迫切性。

國內(nèi)現(xiàn)有的調(diào)度控制輔助決策系統(tǒng)已建立了靜態(tài)安全穩(wěn)定、暫態(tài)安全穩(wěn)定的在線分析功能。靜態(tài)安全穩(wěn)定分析功能主要應用于調(diào)度臺上的輔助決策，暫態(tài)安全穩(wěn)定分析功能主要應用于電網(wǎng)的緊急控制領(lǐng)域。但這些調(diào)度系統(tǒng)主要著眼于當前運行方式的分析，對于歷史積累的巨大數(shù)據(jù)未能全面梳理，更未充分利用豐富的歷史數(shù)據(jù)進行深度挖掘以識別出電力系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。

當前對于電力系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的識別和分析有3種方式。第一種是調(diào)度運行人員憑借工作經(jīng)驗，自行總結(jié)出電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，但這種方式缺乏了數(shù)據(jù)支持，只是一種定性分析。第二種是依靠離線分析，在有限的、預定的運行方式下進行分析。系統(tǒng)分析人員根據(jù)管轄區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)的運行特點，建立年度若干個典型的運行方式，進行潮流分析、靜態(tài)安全校核、短路電流水平計算、暫態(tài)穩(wěn)定掃描、小干擾分析等，考察是否滿足《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》(DL 755—2001)和實際運行需要，以此判斷電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)，為電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、調(diào)度等提供決策依據(jù)。這種分析方法未能充分利用已有的信息系統(tǒng)資源，對于電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)是屬于短期、長期或者季節(jié)性未能準確判斷，也就無法把握解決該薄弱環(huán)節(jié)的迫切性。第三種是通過各種先進算法分析電網(wǎng)的脆弱性并得出電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)。如文獻[1]針對電力與通信的復合系統(tǒng)開展脆弱性評估；文獻[2]提出了電網(wǎng)運行安全風險在線評估的流程；文獻[3]提出了一種基于最大潮流的復雜網(wǎng)絡(luò)方法并用于電網(wǎng)脆弱性分析；文獻[4]以功角穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定等三個大類和眾多小類建立電網(wǎng)運行安全風險指標體系；文獻[5-19]從可靠性、供電能力、電力流等角度在線或離線分析了電網(wǎng)在不同工況下的薄弱環(huán)節(jié)。

這些文獻或者以離線方式對電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)進行辨識并驗證算法的準確性，或者以單斷面運行方式進行風險評估，未能充分利用歷史數(shù)據(jù)識別出電網(wǎng)運營中迫切需要解決的薄弱環(huán)節(jié)，對電網(wǎng)實際規(guī)劃、建設(shè)和運營的指導意義未能完全體現(xiàn)。

本文利用生產(chǎn)和調(diào)度豐富的信息資源，通過計算機、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電力系統(tǒng)專業(yè)分析技術(shù)，跟蹤電網(wǎng)運行狀態(tài)的長期變化趨勢，挖掘電網(wǎng)實時運行狀態(tài)評估結(jié)果，梳理影響電網(wǎng)運行特性的因素，并建立了全面、深層次的電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)跟蹤及分析系統(tǒng)，為保障電網(wǎng)的科學規(guī)劃、安全建設(shè)、穩(wěn)定運行和健康快速發(fā)展提供強有力的技術(shù)支撐。

1 電網(wǎng)長短期薄弱環(huán)節(jié)跟蹤及分析方法

1.1 電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)的內(nèi)涵和外延

《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》規(guī)定了電力系統(tǒng)承受大擾動能力的安全穩(wěn)定標準分為三級。對于電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)的內(nèi)涵，應從這三級的安全穩(wěn)定標準著手，分析評估福建電網(wǎng)在正常運行方式、事故后運行方式、特殊運行方式以及基建項目建設(shè)過程的過渡運行方式下所存在的安全隱患，為電網(wǎng)的基建項目建設(shè)和規(guī)劃發(fā)展提供決策依據(jù)；同時，在高溫、災害、兩會等敏感時期，全面評估緊急措施的合理性和適應性，以應對突發(fā)性事件的發(fā)生。結(jié)合電力系統(tǒng)分析工作的職責和方式，電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)的分析應涵蓋潮流分析、靜態(tài)安全校核、短路電流水平計算、暫態(tài)穩(wěn)定掃描、小干擾分析、穩(wěn)定裕度量化評估等多角度。

電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)的外延從時間上可攬括歷史、現(xiàn)在和未來，從空間上涉及220 kV及以上的主網(wǎng)架。因此，本文提出了電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)分析應兼顧歷史場景重現(xiàn)、在線跟蹤量化、規(guī)劃仿真分析3個方面。

1.2 電網(wǎng)長短期薄弱環(huán)節(jié)識別算法

從影響程度來看，電力系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)可分為3種。第一種是短期的薄弱環(huán)節(jié)，一年之內(nèi)偶爾出現(xiàn)，是與運行方式的不合理安排有關(guān)；第二種是季節(jié)性的薄弱環(huán)節(jié)，在每年的固定時段都會出現(xiàn)，與電網(wǎng)所在區(qū)域的氣候季節(jié)性變化有關(guān)；第三種是長期的薄弱環(huán)節(jié)，在全年度經(jīng)常性地出現(xiàn)，是與電網(wǎng)的負荷發(fā)展和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相關(guān)。在實際運行中，把季節(jié)性薄弱環(huán)節(jié)歸入長期薄弱環(huán)節(jié)，予以共同的關(guān)注度，以便于盡快提出解決方案。

本文利用潮流計算、短路電流、靜態(tài)安全校核、暫態(tài)穩(wěn)定分析、小干擾分析、穩(wěn)定裕度量化評估等多個電網(wǎng)運行狀態(tài)在線評估手段，力求從多角度評估電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，并綜合提煉電網(wǎng)的長短期薄弱環(huán)節(jié)。具體做法如下：

(1)

(2)

(3)

將各個節(jié)點的αimax和αimin進行排序，即可得到統(tǒng)計時間段內(nèi)電壓偏高或者偏低的節(jié)點序列。實際運行中AVC為投運狀態(tài)，因此可以認為這些節(jié)點的電壓已經(jīng)過了方式調(diào)整，若節(jié)點電壓越上限頻度αimax和節(jié)點電壓越下限頻度αimin高于門檻值λnode，即將該節(jié)點判為正常運行方式下的長期薄弱環(huán)節(jié)。

當某一個斷面時刻t的線路負載電流有名值il(t)大于該線路的長期允許載流量I1l，負載越限計數(shù)L1l(t)賦值為1；同理，當某一個斷面時刻t的線路負載電流有名值il(t)與該線路的長期允許載流量I1l的比值大于重載率βline，重載計數(shù)L2l(t)賦值為1,即：

(4)

(5)

(6)

實際運行中，線路一旦超過長期允許載流量即可跳閘，因此，一般而言線路過載頻度ε1l基本為0，本文重點考察線路重載頻度ε2l。將各條線路的ε2l進行排序，即可得到統(tǒng)計時間段內(nèi)重載的線路序列。若線路重載頻度ε2l高于門檻值λline，即將該線路判為重點關(guān)注對象，但不作為電網(wǎng)亟需解決的薄弱環(huán)節(jié)。

將主變的額定容量和實際視在功率替換線路的長期允許載流量和實際負載電流，式(4)至式(6)可作為主變的薄弱環(huán)節(jié)識別算法。

(2) 短路電流計算。在線計算電網(wǎng)的三相短路電流Ishort3-i和單相短路電流Ishort1-i，并與開關(guān)的95%額定遮斷容量INi比較。一旦出現(xiàn)越限，即賦值節(jié)點短路電流越限標識ξi=1。由于電網(wǎng)實際運行中，不允許出現(xiàn)短路電流超過開關(guān)額定遮斷容量，因此ξi≥0，系統(tǒng)即可告警，并將該母線作為長期薄弱環(huán)節(jié)直接識別。

(3) 靜態(tài)安全校核。在線對運行電網(wǎng)按N-1原則，研究每個運行元件退出運行后，其他元件有無過負荷或者各節(jié)點電壓是否越限。

靜態(tài)安全校核的歷史分析結(jié)果應用在薄弱環(huán)節(jié)識別算法上，與潮流計算的類似。不同之處為靜態(tài)安全校核中考察線路的負載情況應采用短時允許載流量；線路只考察過載量，不考察重載量；開斷線路引起其他線路過載或者過壓，其狀態(tài)計數(shù)應賦值在開斷線路上。

(4) 暫態(tài)穩(wěn)定分析。根據(jù)預先給定的電網(wǎng)故障集，對實時運行電網(wǎng)進行暫態(tài)穩(wěn)定仿真，并根據(jù)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》對電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)，自動判斷故障集中各種故障下電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定情況。

(7)

對γl進行排序，可對電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定薄弱環(huán)節(jié)(或斷面)進行評估，并可在電網(wǎng)規(guī)劃與運行中考慮加強或調(diào)整措施。

(5) 小干擾分析。對電網(wǎng)實時斷面對應的潮流、穩(wěn)定數(shù)據(jù)自動進行小擾動計算(線性化并求取特征值)，進而分析電網(wǎng)各機電振蕩模式的阻尼是否滿足有關(guān)技術(shù)規(guī)范對電網(wǎng)小擾動動態(tài)穩(wěn)定的要求。

根據(jù)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定計算技術(shù)規(guī)范》的要求，電網(wǎng)區(qū)域振蕩模式以及與主要大電廠、大機組強相關(guān)的局部振蕩模式，其阻尼比一般均應達到0.03以上。因此設(shè)定臨界阻尼ζmin=0.03，實際運用中還可將阻尼處于0.03～0.05的振蕩模式定義為阻尼較弱。對實時電網(wǎng)斷面數(shù)據(jù)進行小擾動計算中，首先對計算出的振蕩模式進行分類，根據(jù)振蕩模式的頻率(0.2～2.5 Hz)及該模式的機電回路相關(guān)比ρi(根據(jù)計算經(jīng)驗應ρi>0.5)篩選出機電振蕩模式，并進一步根據(jù)振蕩頻率劃分出局部振蕩模式(0.7～2.5 Hz)與區(qū)域振蕩模式(0.2～0.7 Hz)。

對于局部振蕩模式，若某個實時斷面數(shù)據(jù)計算結(jié)果中某個振蕩模式的阻尼ζj<ζmin(0.03)，則對該振蕩模式對應的強相關(guān)機組Gi的小擾動穩(wěn)定越限計數(shù)di=1；若阻尼0.05<ζj<ζmin(0.03)，則對應機組Gi的阻尼較弱計數(shù)ei=1。在一段時間段內(nèi)Di，Ei的統(tǒng)計值，且可在一定程度上反映機組Gi在實際運行中的動態(tài)穩(wěn)定情況，即：

(8)

對較長時間存在阻尼不足的機組，應考慮對其電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整，有條件時還可考慮加強網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，增強電廠與系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)。

對區(qū)域振蕩模式，主要關(guān)注省際聯(lián)絡(luò)線交換功率較大的情況。對電網(wǎng)實時斷面數(shù)據(jù)計算中，區(qū)域振蕩模式阻尼不足時，可進行記錄。通過后期對區(qū)域振蕩模式阻尼與聯(lián)絡(luò)線輸送功率的比對分析，可以獲得實際電網(wǎng)運行中，聯(lián)絡(luò)線輸送功率從動態(tài)穩(wěn)定角度應控制的程度。

(6) 穩(wěn)定裕度量化評估。依據(jù)特定的預想事故集HFA (hypothetic fault aggregate)，分別計算HFA中每個預想事故對系統(tǒng)穩(wěn)定的影響，既預想事故下的穩(wěn)定裕度ηi(t)。若穩(wěn)定裕度ηi(t)小于門檻值λη，則提供電網(wǎng)的調(diào)整措施，包括發(fā)電機出力調(diào)整、無功補償設(shè)備投退操作、切機、切負荷、解列等措施。若提供的調(diào)整措施是切機、切負荷、解列等緊急控制措施，則穩(wěn)定裕度量化評估計數(shù)Ai(t)=1，系統(tǒng)即可告警，并將該故障元件作為長期薄弱環(huán)節(jié)直接識別。

2 電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)跟蹤及分析系統(tǒng)的實現(xiàn)

2.1 整體框架設(shè)計

依據(jù)上述電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)的內(nèi)涵和外延研究成果，本文提出了電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)跟蹤及分析系統(tǒng)的整體框架設(shè)計方案，如圖1所示。

圖1 電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)跟蹤及分析系統(tǒng)的總體框架設(shè)計Fig.1 The overall framework design sketch of grid weak link tracking and analysis system

系統(tǒng)分成4層。第一層為公共管理，主要管理用戶權(quán)限、存儲海量數(shù)據(jù)優(yōu)化和版本管理；第二層為運行方式管理層，主要通過模型、參數(shù)和規(guī)劃工程管理，以及電網(wǎng)拼接功能，實現(xiàn)歷史運行方式、實時運行方式和規(guī)劃運行方式的管理；第三層為計算功能層，具備計算分析的調(diào)用平臺，可以對運行方式層的所有功能進行組織，形成所需的運行方式和計算模型，并在此之上具備潮流計算、短路電流計算、靜態(tài)安全校核、暫態(tài)穩(wěn)定分析、小干擾分析等功能，從而建立電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)跟蹤及分析平臺，對電網(wǎng)開展運行狀態(tài)在線評估；第四層為應用功能層，具備歷史場景重現(xiàn)子系統(tǒng)、在線跟蹤量化分析子系統(tǒng)、規(guī)劃仿真分析子系統(tǒng)等，并能夠?qū)⒎治鼋Y(jié)果綜合發(fā)布。

歷史場景重現(xiàn)子系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)自動保存的數(shù)據(jù)，復現(xiàn)某一時刻的歷史運行工況，分析存在的安全穩(wěn)定問題及其處理手段的合理性，分析研究電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的變化規(guī)律并給出處理建議。

在線跟蹤量化子系統(tǒng)根據(jù)預先設(shè)定的分析功能和自適應外部環(huán)境的預想事故集自動分析電網(wǎng)的實時運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)并預警；同時，對用于電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)跟蹤分析的各類計算任務(wù)的歷史結(jié)果進行統(tǒng)計分析，形成表征電網(wǎng)運行的各類指標，并依據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能搜索定位電網(wǎng)的長短期薄弱環(huán)節(jié)。

規(guī)劃仿真分析子系統(tǒng)根據(jù)規(guī)劃網(wǎng)架和負荷預測水平，生成規(guī)劃電網(wǎng)數(shù)據(jù)，并針對特定目的進行分析，形成初步分析報告；同時，該子系統(tǒng)可根據(jù)基建項目投產(chǎn)計劃，對規(guī)劃網(wǎng)架進行滾動分析，為規(guī)劃網(wǎng)架和運行網(wǎng)架的銜接工作提供決策依據(jù)。

對于歷史場景重現(xiàn)子系統(tǒng)和規(guī)劃仿真分析子系統(tǒng)而言，都是對有限的若干個方式進行多角度分析。而對于在線跟蹤量化子系統(tǒng)而言，是對歷史的電網(wǎng)運行狀態(tài)進行積累評判，從而得出與電網(wǎng)運行息息相關(guān)的薄弱環(huán)節(jié)，對于電網(wǎng)解決該薄弱環(huán)節(jié)的緊迫性有更直觀的數(shù)據(jù)支持。這是本文的研究重點，即對電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)根據(jù)豐富的歷史運行狀態(tài)評估結(jié)果，識別電網(wǎng)的長短期薄弱環(huán)節(jié)。

2.2 技術(shù)關(guān)鍵和技術(shù)創(chuàng)新點

本文結(jié)合實現(xiàn)電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)跟蹤及分析系統(tǒng)的一些實踐經(jīng)驗，對一些技術(shù)關(guān)鍵和技術(shù)創(chuàng)新點進行探討。

(1) 研究分析電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，應從電力系統(tǒng)運行狀態(tài)評估的多種手段入手，尋求多角度識別薄弱環(huán)節(jié)的屬性，并提煉電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)識別的關(guān)鍵因素。

(2) 薄弱環(huán)節(jié)跟蹤及分析不僅僅是對“限值”的比較，更多的是對電網(wǎng)運行狀態(tài)的發(fā)展趨勢進行監(jiān)視。在實際運行中，趨勢比限值更重要，特別在固定的“限值”不能確定的場合，對狀態(tài)趨勢的監(jiān)視和判斷將更有用。因此，要長期跟蹤和儲存電網(wǎng)的運行狀態(tài)評估結(jié)果，以實現(xiàn)電網(wǎng)狀態(tài)的縱向分析。

3 算例分析

電網(wǎng)經(jīng)過多年的建設(shè)與完善，已有了長足的發(fā)展。從電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)跟蹤及分析系統(tǒng)的實際運行統(tǒng)計情況來看，在保護正確動作的情況下，暫態(tài)穩(wěn)定問題已不再突出。

電網(wǎng)潮流分布上的問題主要集中在局部220 kV網(wǎng)架季節(jié)性水電送出瓶頸、負荷高峰期局部電網(wǎng)供電緊張。在運行電壓方面，多為負荷低谷期部分城市電網(wǎng)因纜化程度較高而存在個別變電站母線電壓較高(未越限)，汛期部分山區(qū)變電站母線電壓偏高的問題。以下通過系統(tǒng)統(tǒng)計的一部分結(jié)果進行分析。

(1) 算例1。對電網(wǎng)靜態(tài)安全分析(N-1)的統(tǒng)計結(jié)果進行分析，發(fā)現(xiàn)某220 kV斷面(雙回線)在4月至6月的靜態(tài)安全分析結(jié)果越限情況較為突出，如表1所示。

表1 某斷面實時潮流靜態(tài)安全分析(N-1)結(jié)果統(tǒng)計Table 1 The static security analysis(N-1) result statistics for real-time power flow of a section

該220 kV斷面(雙回線)為某大型水電廠送出斷面，水電廠高壓側(cè)有2個電壓等級(220 kV與500 kV)，220 kV出線6回、500 kV出線3回，其中1回500 kV線路、2回220 kV線路聯(lián)接山區(qū)電網(wǎng)(該區(qū)域有較多小水電裝機)，其余線路聯(lián)絡(luò)負荷中心。由于該220 kV斷面與負荷中心電氣距離較近，因此汛期大量潮流從該斷面送出。

根據(jù)分析表1的分析結(jié)果，分析人員提出一方面應在電網(wǎng)規(guī)劃中考慮網(wǎng)架優(yōu)化，使潮流分布合理化；另一方面在實際生產(chǎn)運行應該加強汛期對該斷面線路的巡視巡檢，保障安全。

(2) 算例2。從電網(wǎng)母線電壓越限的統(tǒng)計中可以看出，某220 kV變電站在汛期月份存在電壓越上限的情況，如表2所示。

表2 某220 kV變電站220 kV母線 電壓越上限(αimax)情況統(tǒng)計Table 2 The over high-limit voltage (αimax) situation statistics of the 220 kV bus voltage in a 220 kV substation

進一步調(diào)取日統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，電壓越限情況主要出現(xiàn)在負荷低谷期，結(jié)合地區(qū)電網(wǎng)情況分析，該220 kV變電站下接徑流式小水電較多(供區(qū)內(nèi)小水電裝機207 MW)。因小水電調(diào)節(jié)能力差，汛期大量功率倒送主網(wǎng)，致使低谷時段局部電網(wǎng)無功過剩，導致部分時間母線電壓水平偏高。

對此應考慮進一步做好地區(qū)無功電力平衡，尤其是汛期低谷時段，必要情況下可考慮在合適的變電站適當安裝電抗器以調(diào)節(jié)電壓。

(3) 算例3。在小擾動分析模塊中，某機組在3月至4月出現(xiàn)阻尼不足的情況，如表3所示。

表3 小擾動分析某機組阻尼不足(Ei)情況統(tǒng)計Table 3 The under-damping (Ei) situation statistics via small disturbance analysis of a unit

經(jīng)實地了解，該機組為600 MW汽輪發(fā)電機組，為某電廠的二期工程，建設(shè)時地區(qū)220 kV網(wǎng)架正在改造，機組投運后局部網(wǎng)架尚未改造完成，因此暫時和電廠一期機組并列運行(6回220 kV出線)。2月份雙回220 kV新建線路接入后，該電廠一期與二期分廠運行，母線分段開關(guān)打開，600 MW機組通過雙回220 kV線路接入系統(tǒng)。此時因與電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)較弱，機組強相關(guān)的局部振蕩模式阻尼在0.03～0.05，因此系統(tǒng)統(tǒng)計出現(xiàn)阻尼不足的情況。

為此在后期(5月份)安排了對該機組重新進行PSS參數(shù)整定試驗，通過PSS參數(shù)的調(diào)整使阻尼比提高至0.15(試驗數(shù)據(jù))。通過對電網(wǎng)小擾動穩(wěn)定性的分析，發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)動態(tài)穩(wěn)定的薄弱環(huán)節(jié)，及時進行調(diào)整改進，提升電網(wǎng)的動態(tài)穩(wěn)定水平。

4 結(jié)論

本文根據(jù)電網(wǎng)運行的特點，從潮流、短路電流、暫態(tài)穩(wěn)定、動態(tài)安全等多方面尋求電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)的綜合判據(jù)，跟蹤分析電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)，研究系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)跟蹤及分析平臺的框架設(shè)計和關(guān)鍵技術(shù),預期能全面定位電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，有效增強抵御電力系統(tǒng)災變的能力，避免大停電事故的發(fā)生，將給電力系統(tǒng)運行帶來巨大的經(jīng)濟效益，應用前景廣闊。具體體現(xiàn)為：

(1) 對于歷史運行方式的分析有利于電網(wǎng)快速定位事故源頭，解決穩(wěn)定問題，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行發(fā)揮著不可忽視的重大作用。

(2) 對電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)的長期在線跟蹤，積累了豐富的電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)，為深層次挖掘電網(wǎng)的安全隱患提供研究方向，為合理安排電網(wǎng)運行方式提供數(shù)據(jù)資源和決策依據(jù)。

(3) 對規(guī)劃網(wǎng)架的分析，有利于電網(wǎng)保持快速健康發(fā)展的勢頭，避免電網(wǎng)存在重大薄弱環(huán)節(jié)，給電網(wǎng)造成巨大的運行壓力。

總之，本文的研究成果不僅為電網(wǎng)健康和諧發(fā)展、安全穩(wěn)定運行等提供強有力的技術(shù)支撐，而且也對電力科研現(xiàn)代化的發(fā)展產(chǎn)生不可忽視的作用。

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(編輯 徐林菊)

Classification and Identification of Power Grid Weak Links

HUANG Daoshan

(Electric Power Research Institutes of Fujian Electric Power Company Co., Ltd, Fuzhou 350007, China)

Long-term changes in power grid operating status are tracked, making use of production and dispatching information, and computer, network and power system analysis technology. Factors that affect power grid operating characteristics are sorted out. The longitudinal analysis of the grid state is realized by classification and identification of power grid weak links. The key weaknesses are guaranteed to be resolved as soon as possible. Power grid security, stability, reliability, economic operation is also guaranteed. The frame design of the weak link tracking and analysis system is proposed. The practical case demonstrates the feasibility and effect of the power grid classification method, and the application prospect of the technology is also prospected. The objective of the technology is to achieve safe operation margin, pre-existing countermeasures, decision-making basis.

power grid; weak link; classification and identification

2017-01-08；

2017-03-09

福建省引導性科技項目(特高壓和大規(guī)模核電接入后福建電網(wǎng)全過程動態(tài)特性評估和防控策略研究)

TM711

A

2096-3203(2017)04-0091-07

黃道姍

黃道姍(1977—)，女，福建莆田人，高級工程師，研究方向為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定仿真與運行控制(E-mail：hds77@sina.com.cn)。